Maxwell'in Cini
Ziyaretçi
Maxwell'in Cini
Vikipedi, özgür ansiklopedi
Maxwell'in Cini (ya da Maxwell'in Şeytanı), İskoç fizikçi James Clerk Maxwell'in ikinci termodinamik yasasının geçerliliğini sorgulamak amacıyla 1867'de ortaya attığı bir "düşünce deneyi"dir.
İkinci termodinamik yasasına göre, kapalı bir sistemin entropisi asla azalmayacağından, çevrelerinden yalıtılmış olan eşit sıcaklıktaki iki cisim birbiriyle temas ettirilirse, cisimler arasında ısı akışı olamaz. Yani cisimlerden birinin kendi ısısını kaybederek diğer cismi ısıtması mümkün değildir.
Deney
Maxwell bu yasayı sınamak için, aralarındaki kapı hariç birbirlerinden tamamen yalıtılmış olan A ve B odaları hayal eder. Bu odaların ikisi de aynı çeşit gazla doldurulmuştur ve gazın ısısı her iki odada da aynıdır. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, aradaki kapıyı istediğimiz kadar açıp kapayalım, eşit sıcaklıktaki odalar arasında bir ısı akışı olmayacaktır.
Maxwell, kapının başında duran akıllı bir "cin" hayal eder. Bu cin, her iki taraftaki gaz moleküllerini de gözlemleyebilmektedir. A odasından kapıya doğru ortalamadan yüksek bir hızla gelen bir molekül gördüğünde, kapıyı açarak onun B odasına geçmesini sağlar. Benzer şekilde, B odasında ortalamadan düşük hızla hareket eden moleküllerin de tek tek A odasına geçmesini sağlar. Böylece, zaman içinde B odasının içindeki moleküllerin ortalama hızı artarken, A odasındakilerin ortalama hızı azalmaktadır. Ortalama hız da sıcaklık demek olduğundan, B odasının sıcaklığı artmakta, A odasının sıcaklığı düşmektedir ve bu da ikinci termodinamik yasasının açık bir ihlalidir.
Eleştiriler
Deneydeki muhtemel hatayı ilk defa 1929'da Leó Szilárd göstermiştir. Szilárd'a göre Maxwell'in cini, moleküllerin hızlarını gözlemlerken, hız bilgilerini depolayıp birbiriyle karşılaştırırken ve kapıyı açıp kapatırken entropi üretmektedir ve üretilen entropi, kaybolduğu iddia edilen entropiye en iyi ihtimalle eşittir.
Ayrıca, Belirsizlik İlkesi'ne göre zaten moleküllerin kinetik enerjilerini ve hareket yönlerini değiştirmeden hızlarını tespit etmenin bir yolu yoktur.
Vikipedi, özgür ansiklopedi
Sponsorlu Bağlantılar
Maxwell'in Cini (ya da Maxwell'in Şeytanı), İskoç fizikçi James Clerk Maxwell'in ikinci termodinamik yasasının geçerliliğini sorgulamak amacıyla 1867'de ortaya attığı bir "düşünce deneyi"dir.
İkinci termodinamik yasasına göre, kapalı bir sistemin entropisi asla azalmayacağından, çevrelerinden yalıtılmış olan eşit sıcaklıktaki iki cisim birbiriyle temas ettirilirse, cisimler arasında ısı akışı olamaz. Yani cisimlerden birinin kendi ısısını kaybederek diğer cismi ısıtması mümkün değildir.
Deney
Deneyin şeması.
Kırmızı noktalar hızlı molekülleri, mavi noktalar yavaş molekülleri temsil etmektedir.
Maxwell bu yasayı sınamak için, aralarındaki kapı hariç birbirlerinden tamamen yalıtılmış olan A ve B odaları hayal eder. Bu odaların ikisi de aynı çeşit gazla doldurulmuştur ve gazın ısısı her iki odada da aynıdır. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, aradaki kapıyı istediğimiz kadar açıp kapayalım, eşit sıcaklıktaki odalar arasında bir ısı akışı olmayacaktır.
Maxwell, kapının başında duran akıllı bir "cin" hayal eder. Bu cin, her iki taraftaki gaz moleküllerini de gözlemleyebilmektedir. A odasından kapıya doğru ortalamadan yüksek bir hızla gelen bir molekül gördüğünde, kapıyı açarak onun B odasına geçmesini sağlar. Benzer şekilde, B odasında ortalamadan düşük hızla hareket eden moleküllerin de tek tek A odasına geçmesini sağlar. Böylece, zaman içinde B odasının içindeki moleküllerin ortalama hızı artarken, A odasındakilerin ortalama hızı azalmaktadır. Ortalama hız da sıcaklık demek olduğundan, B odasının sıcaklığı artmakta, A odasının sıcaklığı düşmektedir ve bu da ikinci termodinamik yasasının açık bir ihlalidir.
Eleştiriler
Deneydeki muhtemel hatayı ilk defa 1929'da Leó Szilárd göstermiştir. Szilárd'a göre Maxwell'in cini, moleküllerin hızlarını gözlemlerken, hız bilgilerini depolayıp birbiriyle karşılaştırırken ve kapıyı açıp kapatırken entropi üretmektedir ve üretilen entropi, kaybolduğu iddia edilen entropiye en iyi ihtimalle eşittir.
Ayrıca, Belirsizlik İlkesi'ne göre zaten moleküllerin kinetik enerjilerini ve hareket yönlerini değiştirmeden hızlarını tespit etmenin bir yolu yoktur.
